“高光谱相机瞬间捕获大量数据”

来自太空的标准快照并不完全展示地球的所有荣耀。 还有很多值得一看的地方。

为了弄清楚肉眼看不到的细节，莱斯大学的工程师正在建设小型卫星、飞机、无人机，或者有一天也可以得到的便携式分光器。

生物工程师tomasz tkaczyk和他在莱斯利·布朗工程学院和威斯康星自然科学学院的同事公布了NASA资助项目的最初结果。 这个项目的目的是开发罕见的具有多功能性的小型精密分光器。 他们的论文出现在optics express上。

分光器是从物体和场景中收集光，分离颜色进行量化，明确所看到的化学成分和其他特征的装置。

rice设备被称为可调谐光导图像解析光谱分析仪( tulipss )，与逐行扫描当前场景以便以后重新组装的系统不同，rice设备可以瞬间捕获可见光和近红外光谱的数据。

由tulipss生成的高光谱图像的各像素包含光谱或空之间的新闻。 在这种情况下，像素是几千根光纤，柔性光导将图像模块发送到检测器。 因为它们可以重新定位光纤，所以可以定制发送到检测器的图像和光谱数据的平衡。

例如，调整这个装置测定树的化学成分，可以明确是健康还是疾病。 细胞、单叶、附近、农场、行星也可以这样做。 在连续拍摄模式下，可以像照相机的电机驱动一样，显示静止场景下的光谱指纹是如何随时间变化的，也可以实时获取闪电的光谱特性。

tkaczyk表示，tulipss是唯一的存在，因为它可以像任何摄像机一样工作，捕捉到所有的高光谱数据。 研究者称之为数据立方体-瞬间。 这意味着飞机和轨道卫星可以在不模糊运动的情况下，以足够快的速度拍摄地面图像，从而扭曲数据。 过滤数据，只将所需的拷贝发送回地球，从而节省时间和精力。

对于飓风轮毂之类的事情，这将成为感兴趣的工具。 tkaczyk说。 在洪水和潜在污染的情况下，可以在水库里飞行的设备可以评价人们的饮用水是否安全。 这比送到可能难以送达的地方更有效。

在普通照相机中，镜头将入射光聚焦在传感器芯片上，并将数据转换为图像。 在tulipss中，镜头将光线聚焦于中间人。 是光纤束。

在目前的样机中，这些光纤被30，000个空以上的样本和61~750纳米范围内的61个光谱通道-基本上被数十万个据点-棱镜分成它们的结构带，被探测器 然后，检测器将这些数据点发送给软件，软件将它们重新组合成所需的图像或光谱。

光纤阵列在输入端配置得紧密，在输出端重新定位到可单独寻址的行上，有间隙以免重复。 据tkaczyk介绍，通过行距，研究人员可以调整特定APP的空之间和光谱采样。

第一作者ye wang今年在rice获得博士学位，她的同事们辛苦制作了原型，通过手工组装纤维束进行了定位。 他们用赖斯及其周围的场景对其进行测试，重建建筑物的图像，微调tulipss，拍摄校园树木的光谱图像，检测物种。 他们只使用光谱数据成功地分解了各种植物的健康状况。

在休斯顿连续拍摄移动交通的图像显示系统可以看到这些频谱的时间变化(例如移动车辆和信号灯的变化)和它们是稳定的。 这个实验是对光谱仪在动态情况下如何过滤运动模糊的有用的概念验证。

共同作者、物理学和天文学教授兼米空间研究所所长大卫·亚历山大说，研究人员与休斯敦市和赖斯·戈德市研究所开始讨论在城市航空空研究中测试tulipss的问题。

不管怎样，我们都需要测试tulipss，所以我们想做点有用的案子。 他说通过提出城市的高光谱地图，可以区分城市的景观如何变化，建筑物和公园、地图的花粉来源。 基本上，通过定期横穿城市，可以描绘出不断变化的条件，明确应该关注的领域。

tkaczyk建议将未来的tulipss版本用于农业和大气分解、藻类繁殖和其他有价值的快速数据收集的环境条件。

亚历山大说:“真正的挑战是决策首先关注什么。 最终，我们希望下一阶段的快速发展能够取得足够的成功，接近以太空飞行的tulipss。

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